Способ определения площади поверхности электропроводного объекта Советский патент 1983 года по МПК G01B7/32 

2.Способ по п.1, отличающий с Я тем, что заданный интервал времени выбирают в зависимости

от сйойств используемого электролита в дипаэоне 0,1-10 с до начала влияния процесса конвекции.

1.СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО ОБЪЕКТА, эаключгиощийся в том, что объект ,погружают в электролитическую ванну совместно с электродом сравнения известной площади, подключают анод ванны, объект и электрод сравнения к источнику питания, и измеряют ток ванНЫу отличающийся тем, что,- с целью упрощения измерения объектов сложной конфигурации, поддерживают в течение заданного интервала времени постоянную разность потенциалов между объектом и электродом сравнения,обеспечивающую протекание через объект предельного тока диффузии,.и по величине этого тока в конце заданного интервала времени или количеству электричества, прошедшего через ванну за этот же интервал времени, определяют площадь объекта с учетом коэффициента рропорциональности, полученного на электроде сравнения. 4 :о 4

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может алть использовано для определения площади поверхности электропроводных объектов в процессе нанесения на них электролитических покрытий. Известен способ измерения площад поверхности электропроводного объек та, включающий погружение объекта в раствор электролита и двухразовое пропускание через него стабилизированного тока, превышающего, предельное значение, в процессе которого измеряют изменение потенциала катод в качестве которого используют конт ролируемый объект. По скачку потенциала на катоде, характеризующему момент начала электролиза, определяют переходное время, по которому вычисляют площадь объекта ij . Однако при измерении плсвдади объектов сложной конфигурации погрешность измерения данным способом возрастает до 20-25% из-за невозможности обеспечить одинаковую плотность тока на различных участках поверхности таких объектов, I Наиболее близким к предлагаемому .является способ определения площади Поверхности электропроводного объе та, заключающийся в том, что объект погружают в электролитическую ванну совместно с электродомсравнения, подключают анод ванны, объект и эле род сравнения к источнику питания и измеряют ток ванны и плотность/ тока- у поверхности электрода сравнения. Площадь объекта определяют через отношение тока ванны к плотности тока на поверхности электроде сравнения, умноженное на коэффициент конфигурации, определяемый экспериментально и учитывакхций разницу в плотностях тока на поверхности объекта сложной конфигурации и поверхности электрода сравнения 2 . Недостатком известного способа я ляется его сложностьf обусловленная необходимостью определения коэффициента конфигурации для каждого вновь измеряемого типа объекта конт роля и учета изменения этого коэффициента в управляющем вычислительн комплексе. Цель изобретения - упрощение изм рения объектов сложной конфигурации Поставленная цель -достигается тем, что согласно способу определения .площади поверхности электропроводного объекта, заключающемуся в том, что Объект погружают в электролитическую ванну совместно с электродом сравнения, известной площади, подключаиот анод ванны, объект и электрод сравнения к источнику питания и измеряют ток ванны, поддерживаюг в течение заданного интервала времени постоянную разность потейциалов между объектом и электродом сравнения, обеспечивающую протекание через объект предельного тока диффузии, а по величине этого тока в конце заданного интервала времени или количеству элект ричества, прошедшего через ванну за этот же интервал времени, определяют площадь объекта с учетом коэффициента пропорциональности, полученного наэлектроде сравнения. Кроме ТОГС1, заданный интервал времени выбирают в зависимости от свойств используемого электролита в диапазоне 0,1-10 с-до начала влияния процесса конвекции. На фиг. 1 изображена блок-схема установки для реализации способа; на фиг. 2 - зависимость тока ванны от приложенной разности потенциалов для фиксированного момента времени; на фиг, 3 - теоретическая (а) и реальная (б) зависимости предельного тока от времени. Установка для реализации способа содержит ванну 1 с электролитом и размещенными в ней анодом 2, электродом 3 сравнения и измеряемым объектом 4, которые подключены к источнику питания - потенциостату 5, В цепь анода 2 включены цифровой амперметр 6 и/или электронный (электрохимический) интегратор тока кулонометр 7,К входу амперметра 6 подключено реле 8 времени с нормально замкнутым контактом, вцепи анода 2 ванны 1, Сущность способа определяется двумя основными свойствами предельного тока диффузии, одно из которых зак.лючается в том, что предельный ток ЗПРдиффузии в любой момент времени не. зависит от приложенной разности потенциалов (диапазон потенциалов (fz - (Р7 - f , фиг. 2), а второе - в том, что Одруменьшается во времени при неизменной приложенной разности потенциалов в неперемешиваемом растворе теоретически до нуля (кривая а, фиг. 3), а практически - до некоторого установившегося значения (кривая б, фиг, 3).эа счет усиления конвективных потоков, перемешивающих электролит. Поскольку характер конвекции, а следовательно и установившееся значение предельного тока неопределенным образом зависят от конфигурации объекта, то значения тока в этой области не могут быть использованы для измерения площади объектов сложной конФигурации. В течение ограниченного интервала времени, когда конвективные потоки развиться еще не успевают, кривые а, и б сливаются (фиг.З Этот интервал времени не превьаиает 10 с ду1Я электролитов, в которых предельный ток обеспечивается разрядом ионов водорода, и определяется свойствами используемого электролита: вязкостью, коэффициентом диффузии и током обмена, разряжающегося иона. Нижняя граница 0,1 с указанного интервала времени определяется требованием соблюдения законов диффузионной кинетики и зависит от величины тока обмена разряжающего иона.

-Способ осуществляют следующим образом.

Объект 4 погружают вместе с элекродом 3 сравнения в ванну 1 с электролитом и подключгиот их к потенциостату 5. Устанавливают с его. помсяць между объектом 4 и электродом 3 сранения разность Потенциалов в интервале Cf2 Р которой обеспечивается протекание через ванну 1 предельного тока диффузии, и поддерживают эту разность потенциалов в течение наперед заданного промежутка времени tj с помощью реле 8 времени. По истечении времени реле 8 врмени срабатывает, разрывая цепь анода 2,а следовательно,отключая потенциостат 5 и запуская цифровой амперметр б, работающий в режиме однократного запуска. Амперметр б обеспечивает измерение мгновенного значения предельного тока в конце заданного промежутка времени 3 , лежащего в пределах указанного интервала.

Плсяцадь S поверхности объекта 4 рпред яют по формуле:

s ati-i b

U)

где К - коэффициент пропорциональности по току, экспериментально определённый с помощью электрода 3 сравнения.

В случае использования в качестве информативного параметра количества ( электричества, плетцадь S объекта определяют по аналогичной ,

О формуле путём измерения Количества . электричества, прсяиедшего череэ ванну за заданный промежуток времени, по показаниям кулонометра-7 с использованием экспериментально оп ределенного для электрода с известной площадью коэффициента пропорциональности по количеству электричест 0,- ,2, Хотя измерение мгновенного значе0 НИН тока tl jannapaTypHO проще благодаря существованию большого количества цифровых амперметров высокой точности, при измерении количества электричества по предлагаемому способу обеспечивается более высокая надежность и достоверность результатов измерения, так,как обеспечивается не мгновенное (однократное), а непрерывное измерение тока в течение

0 заданного промежутка времени.

Благодаря тому, что при реализации способа объекту сложной конфигурации задается потенциал из области предельного тока диффузии, то несмотря на то, что потенциалы различ ных участков его поверхности оуличаются один от другого (фиг. 2 )., находясь при этом в той же области ( tfo Ср ) / через все участки поверхности объекта протекает предельный

ток, плотность которого неизменна В результате обеспечивается прямая пропорциональная зависимость между величиной предельного т.ока 3, в любой момент времени из указанного интервала времени (0,1-10 с) или,соответственно, количеством электричест ва за этот же промежуток времени и площадью S объекта.

Таким образом, за счет обеспечения равномерного распределения тока по поверхности объекта сложной конфигурации (работа в области предельных токов диффузии) и устранению мешающего влияния конвекции (огра- .

5 ничение во времени момента измере- ния предельного тока) обеспечивается высокая точность измерения площади объектов сложной конфигурации при одновременном упрощеци измерительного процесса.